Bài giảng Kỹ thuật chiếu sáng dân dụng và công nghiệp - Tính toán mạng điện chiếu sáng

Bài giảng Kỹ thuật chiếu sáng dân dụng và công nghiệp - Tính toán mạng điện chiếu sáng, cung cấp cho người học những kiến thức như xác định phụ tải chiếu sáng; dây dẫn, cáp trong mạng điện chiếu sáng; tính toán nâng cao hệ số công suất trong đèn phóng điện trong chất khí. Mời các bạn cùng tham khảo!

1. TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM KHOA ĐIỆN- ĐIỆN TỬ Kỹ thuật Chiếu sáng Dân dụng & Công nghiệp TÍNH TOÁN MẠNG ĐIỆN CHIẾU SÁNG 1
2. TÍNH TOÁN MẠNG ĐIỆN CHIẾU SÁNG I. XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI CHIẾU SÁNG Phụ tải điện chiếu sáng là loại phụ tải tính đến phần điện năng được sử dụng để biến đổi ra ánh sáng phục vụ cho chiếu sáng bên trong và bên ngoài công trình kiến trúc. Phụ tải điện chiếu sáng bao gồm thiết bị chiếu sáng làm việc, chiếu sáng an toàn và chiếu sáng trang trí. 2
3. TÍNH TOÁN MẠNG ĐIỆN CHIẾU SÁNG I. XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI CHIẾU SÁNG Đối với công trình chưa có sẵn mà dự kiến xây dựng, cần xác định nhu cầu điện để chọn công suất nguồn điện dự kiến thì căn cứ vào suất phụ tải chiếu sáng trên một đơn vị diện tích p0[W/m2]. Công suất chiếu sáng được tính: Pcs = p0. F [W] Trong đó: - Pcs : công suất chiếu sáng [W] - p0 : suất phụ tải chiếu sáng trên đơn vị diện tích [W/m2] - F : diện tích được chiếu sáng [m2] 3
4. Suất phụ tải chiếu sáng trên một đơn vị diện tích sản xuất của một số phân xưởng 4
5. TÍNH TOÁN MẠNG ĐIỆN CHIẾU SÁNG I. XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI CHIẾU SÁNG Công suất chiếu sáng của các tòa nhà trong công nghiệp, công cộng và chiếu sáng bên ngoài được tính trong kết quả tính toán kỹ thuật chiếu sáng. Trong hệ chiếu sáng các đèn phóng điện, khi xác định công suất chiếu sáng cần phải tính thêm công suất tiêu thụ của ballast. ▫ 10 ÷ 30% : đối với ballast của đèn huỳnh quang ▫ 8 ÷ 12% : đối với ballast của đèn thủy ngân cao áp 5
6. TÍNH TOÁN MẠNG ĐIỆN CHIẾU SÁNG I. XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI CHIẾU SÁNG Phụ tải tính toán chiếu sáng được tính: Ptt = Knc.Pcs Với: - Ptt : phụ tải tính toán chiếu sáng [kW] - Knc : hệ số nhu cầu (tra bảng) - Pcs : công suất chiếu sáng [kW] - 6
7. TÍNH TOÁN MẠNG ĐIỆN CHIẾU SÁNG I. XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI CHIẾU SÁNG Hệ số yêu cầu của công trình 7
8. TÍNH TOÁN MẠNG ĐIỆN CHIẾU SÁNG II. DÂY DẪN, CÁP TRONG MẠNG ĐIỆN CHIẾU SÁNG Mục đích tính toán mạng điện chiếu sáng: lựa chọn dây dẫn, cáp đảm bảo điện áp cần thiết trên nguồn sáng, dòng điện phát nóng cho phép và độ bền cơ cần thiết. 8
9. TÍNH TOÁN MẠNG ĐIỆN CHIẾU SÁNG II. DÂY DẪN, CÁP TRONG MẠNG ĐIỆN CHIẾU SÁNG 9
10. TÍNH TOÁN MẠNG ĐIỆN CHIẾU SÁNG II. DÂY DẪN, CÁP TRONG MẠNG ĐIỆN CHIẾU SÁNG Cáp trong mạng hạ áp thường gặp là cáp đồng hoặc cáp nhôm được bọc cách điện bằng giấy tẩm dầu hoặc cao su. - Cáp 1 lõi, cáp 2 lõi dùng để tải điện xoay chiều một pha, điện một chiều. - Cáp 3 lõi dùng để tải điện xoay chiều ba pha, cấp nguồn cho động cơ ba pha hoặc phụ tải ba pha đối xứng. - Cáp 4 lõi là cáp thường được dùng nhiều nhất để tải điện xoay chiều ba pha đến 1kV, cấp nguồn cho các phụ tải ba pha không đối xứng hoặc các tải động cơ cần dây trung tính. 10
11. TÍNH TOÁN MẠNG ĐIỆN CHIẾU SÁNG II. DÂY DẪN, CÁP TRONG MẠNG ĐIỆN CHIẾU SÁNG Dây dẫn trong mạng hạ áp phổ biến là dây dẫn dùng trong nhà, được bọc cách điện bằng cao su hoặc nhựa PVC. - Dây đơn 1 sợi (nhiều sợi) được dùng để thiết trí đường dây chính trong nhà. - Dây đôi mềm nhiều sợi xoắn được dùng để dẫn điện cho các thiết bị dân dụng. 11
12. TÍNH TOÁN MẠNG ĐIỆN CHIẾU SÁNG II. DÂY DẪN, CÁP TRONG MẠNG ĐIỆN CHIẾU SÁNG 1. Chủng loại dây dẫn và cáp (CADIVI) - Cáp vặn xoắn hạ áp LV-ABC - Cáp điện lực 1 ruột AV - Cáp điện lực 1 ruột CV - Cáp điện lực 2, 3, 4 ruột CVV - Dây đơn 1 sợi (nhiều sợi) VC - Dây đôi mềm VCm 12
13. TÍNH TOÁN MẠNG ĐIỆN CHIẾU SÁNG II. DÂY DẪN, CÁP TRONG MẠNG ĐIỆN CHIẾU SÁNG 2. Phương pháp lựa chọn Do mạng điện chiếu sáng tải công suất nhỏ và khoảng cách truyền tải ngắn nên chỉ tiêu kinh tế chỉ đóng vai trò quan trọng mà không đóng vai trò quyết định như chỉ tiêu kỹ thuật. Chỉ tiêu kỹ thuật cần quan tâm khi chọn dây dẫn, cáp hạ áp: ▪ Nhiệt độ dây dẫn, cáp không được vượt quá nhiệt độ cho phép quy định bởi nhà chế tạo trong chế độ vận hành bình thường cũng như trong chế độ vận hành sự cố khi xuất hiện ngắn mạch. ▪ Độ sụt áp không được vượt quá độ sụt áp cho phép. 13
14. Thủ tục đầy đủ lựa chọn dây dẫn, cáp mạng hạ áp 14
15. TÍNH TOÁN MẠNG ĐIỆN CHIẾU SÁNG II. DÂY DẪN, CÁP TRONG MẠNG ĐIỆN CHIẾU SÁNG 3. Chọn dây dẫn, cáp theo điều kiện phát nóng Dây dẫn, cáp được chọn theo điều kiện phát nóng lâu dài cho phép sẽ đảm bảo cho cách điện của dây dẫn, cáp không bị phá hỏng do nhiệt độ dây dẫn, cáp đạt đến trị số nguy hiểm cho cách điện của dây dẫn, cáp. Điều này được thực hiện khi dòng điện phát nóng cho phép của dây dẫn, cáp phải lớn hơn dòng điện làm việc lâu dài cực đại chạy trong dây dẫn, cáp. 15
16. TÍNH TOÁN MẠNG ĐIỆN CHIẾU SÁNG II. DÂY DẪN, CÁP TRONG MẠNG ĐIỆN CHIẾU SÁNG 3. Chọn dây dẫn, cáp theo điều kiện phát nóng Nhiệt độ cho phép của dây dẫn phụ thuộc vào mật độ dòng điện, cấu trúc dây dẫn (đặc tính cách điện) và điều kiện lắp đặt. Giá trị dòng điện cho phép của dây dẫn Iđmcp [A] tăng theo sự tăng của tiết diện dây dẫn F [mm2], nhưng mật ???? độ dòng điện bị giảm đi j = (vì tiết diện của dây dẫn tăng ???? nhanh hơn tốc độ làm lạnh của bề mặt). Khi lựa chọn tiết diện dây dẫn theo điều kiện phát nóng cho phép, thỉnh thoảng nên thay thế một dây dẫn tiết diện lớn bằng hai hoặc nhiều tiết diện nhỏ hơn. Điều này dẫn đến giảm chi phí của dây dẫn. 16
17. TIẾT KIỆM NĂNG LƯỢNG TRONG THIẾT KẾ CHIẾU SÁNG II. DÂY DẪN, CÁP TRONG MẠNG ĐIỆN CHIẾU SÁNG 3. Chọn dây dẫn, cáp theo điều kiện phát nóng 3.1. Xác định tiết diện dây dẫn, cáp không chôn dưới đất Theo điều kiện lắp đặt thực tế, dòng điện phát nóng cho phép của dây dẫn, cáp không chôn ngầm dưới đất phải hiệu chỉnh theo hệ số K bao gồm các thành phần: ▪ Hệ số K1 xét đến ảnh hưởng của cách lắp đặt ▪ Hệ số K2 xét đến số mạch dây dẫn, cáp trong một hàng đơn ▪ Hệ số K3 xét đến nhiệt độ môi trường khác 300C K = K1.K2.K3 17
18. Hệ số K1 cho các cách đặt dây khác nhau 18
19. Hệ số K2 theo số mạch cáp theo một hàng đơn Khi số hàng cáp >1, K2 được nhân với hệ số sau: 2 hàng x 0,8; 3 hàng x 0,73; 4 hoặc 5 hàng x 0,7 19
20. Hệ số K3 cho nhiệt độ môi trường khác 300C 20 XLPE (Butyl polyethylen); EPR (Cao su ethylene propylene))